开源 PDM 与大电流固态开关参考：面向 100 A / 200 A 单平台双版本的 PCB 参考调研
状态：已被主报告取代。 本文件保留较广的器件与项目线索，但其中“单路 100 A / 200 A、同一载流 PCB 仅换 BOM”的前提不符合 PLAN-022 已批准的“平台连续总输入 100 A / 200 A、功率与铜排组件分别认证”边界。正式设计依据请使用开源高电流 PDM 与 100 A / 200 A 共平台 PCB 参考研究。本文件中的额外料号和第三方拆解结论必须重新核验后才能进入设计。
证据截止日：2026-08-26 适用范围：12/24 V 船用直流主配电层（Core HD 类），单路 100 A 与 200 A 两个装配版本共用一块 PCB 的可行性与设计参考 结论性质：设计参考与器件/项目盘点，不替代原理图评审、热仿真、短路配合计算或船级/ABYC/ISO 审查 关联资料：船用配电为何不同于车用；全球智能 PDM 供应商调研；船舶数字配电平台调研
1. 结论摘要
章节标题：“1. 结论摘要”- 公开的开源 PDM 没有一个达到单路 100 A。 最高的是 dingoPDM-Max：4 路 26 A（Infineon BTS70012-1ESP）。其余项目在 3–20 A/路。它们的可复用价值在控制层（STM32/ESP32 + CAN + 配置工具 + 智能高边开关电流回读），而不是功率级。dingoPDM PCB 文档
- Tesla 没有开源可用作 PCB 参考的配电设计。
teslamotors/roadster仓库只有 5 个 CAN DBC、一个诊断 ISO 和两份快速指南，采用免责声明而非开源许可，不含 CAD、BOM、固件源码或功率电子原理图；Cybertruck 48 V 设计文档是 2023 年 12 月私下寄给各车企 CEO 的；Model S/X 开源仍是口头承诺。Electrek 对 Tesla 开源内容的审计 teslamotors/roadster - 100–300 A 固态开关的成熟形态是“栅极驱动 IC + 4–8 颗并联 TOLL MOSFET（背靠背）”，不是单颗集成开关。 Infineon 12 V 高电流配电开关参考设计 R_12V_PDU_Switch20 用 2ED2410-EM 驱动 2×4 颗 OptiMOS 7，端到端 244 µΩ，13 W 损耗下 231 A；48 V 电池开关参考设计 R-48V-BATT-SWITCH10 用 2ED4820-EM 达到 300 A 风冷。这两个设计的用户手册公开了原理图级说明和 BOM，是 200 A 版本最直接的参考。Infineon HC-PDU 参考设计用户指南 R-48V-BATT-SWITCH10
- 集成式智能高边开关的上限约 60 A/颗。 Power PROFET+ BTS50005-1LUA 为 0.6 mΩ、额定 57–65 A、短路阈值 150 A；100 A 版本可评估两颗并联，但 200 A 版本仍需分立 MOSFET 方案。BTS50005-1LUA
- 真正开源且达到 100 A 的功率级只有 Libre Solar BMS C1（CERN-OHL-W，KiCad）：4 并 × 2 串 MOSFET、背面散热器、M5 端子，70–100 A 连续。 它是 100 A 版本机械/热结构最接近的开源样板。Libre Solar BMS C1
- 200 A 的 PCB 瓶颈是铜截面而不是芯片。 按 IPC-2152，200 A、20 K 温升即使 4 oz 铜也需要 >30 mm 线宽；200 A 版本应采用压接铜排（Würth PowerBusbar/Powerelement）或 300–800 µm 埋铜，100 A 版本可用 4 oz 铜多层并联。HC-SP 关于 200 A 以上转向铜排的分析 Würth copper.embedding 设计规则
- 对 YBO 的含义： 100 A/200 A 平台是 Core HD 的“主通路/大馈线固态开关”子模块，属于 PLAN-021 已定义的混合边界内的执行层；上游熔断器/断路器、关键回路人工恢复和“直接驱动仅限已验证包络”三条边界不变。
一句话总结：开源 PDM 给我们控制层和低电流通道的模板，Infineon/TI 参考设计给我们 100–300 A 功率级的模板，Tesla 只提供架构方向而没有文件；200 A 版本的难点在铜排、散热和短路配合，不在器件选型。
2. Tesla“开源配电”到底公开了什么
章节标题：“2. Tesla“开源配电”到底公开了什么”2.1 公开内容与许可状态
章节标题：“2.1 公开内容与许可状态”| 事项 | 时间 | 实际内容 | 许可/可用性 |
|---|---|---|---|
| Roadster (2008–2012) 开源 | 2023-11 | GitHub 仓库：5 个 CAN DBC（约 339 KB）、309 MB 诊断软件 ISO、两份 PDF 快速指南；服务站登录后另有电池监控板、显示系统、HVAC 控制器等 R&D 文档 | “Disclosed Research and Development Documents”免责声明；明确不授予复制、修改、再分发权利；无 CAD、BOM、固件源码、功率电子模块原理图，PCB 只有生产输出 |
| Cybertruck 48 V 设计文档 | 2023-12 | 《How to Design a 48-Volt Vehicle》寄给 Ford 等车企 CEO；Ford CEO 公开确认收到 | 未公开，非开源 |
| LVCS 低压连接器标准 | 2024-10 | 6 种低压连接器设计，覆盖 90% 以上设备的电源/信号需求，邀请供应商和车企采用 | 公开的连接器规范，不含配电电路 |
| Model S/X 开源 | 2026-07 宣布 | 停产（2026-04）后承诺比照 Roadster 处理 | 尚无文件 |
来源：Electrek 审计、teslamotors/roadster、Electrek 48 V 分享报道、InsideEVs、electrive 关于 LVCS。
2.2 Tesla 真实的低压配电架构（拆解与服务资料）
章节标题：“2.2 Tesla 真实的低压配电架构（拆解与服务资料）”- Model 3 起取消传统保险盒，改为三个车身控制器（VCFRONT/VCLEFT/VCRIGHT）内的电子保险；VCFRONT 拆解可见 Infineon BTS5020-2EKA 双路和 BTS5008-1EKB 单路智能高边开关、ON Semi NVMFS5C426N（235 A 级）MOSFET、ST SPC56 主控。整个模块“高度集成、无保险丝”。Ingineerix VCFRONT 拆解摘要 Jalopnik 对 Model 3 电气架构的说明
- 电子保险可由软件复位，但用户报告部分 eFuse 在过载后需要软件更新或服务才能恢复；PCS 内仍有 9–11 颗焊接的 Littelfuse HEV 40 A/425 V 物理保险，高压侧使用烟火式保险。TeslaTap Fuses and Current Protection
- Cybertruck 48 V：两个 400 W 附件供电口（28–58 V），“检测到超过规定电流即停止供电”，由车机菜单复位；服务资料把车身控制器称为 Voltage Control Module，分区放置替代集中保险盒。Tesla Cybertruck 48 V 供电口 DIY 文档
对本项目的启示：Tesla 证明了“分区 eFuse 控制器 + 软件复位 + 无支路保险”在同一平台、同一线束、同一软件团队控制下可行；它没有提供可复制的电路，而且其应用条件（平台化车辆、OEM 掌握全部负载定义）与船用改装市场不同，这一点在报告 07 已有论证。
3. 开源 PDM 项目盘点
章节标题：“3. 开源 PDM 项目盘点”3.1 汽车/赛车类可编程 PDM
章节标题：“3.1 汽车/赛车类可编程 PDM”| 项目 | 许可 | 设计工具 | 开关器件 | 通道与电流 | 电流检测 | 总线/MCU | 状态 (2026-08) | 可复用点 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dingoPDM | MIT | KiCad 8.0.4 | Infineon BTS7002-1EPP ×2、BTS7008-2EPA ×3 | 2×14 A + 6×8 A（Deutsch DT 端子限 13 A/8 A） | Profet IS 引脚 | CAN、USB-C、STM32、FRAM 存储 | 活跃；PCB V7.5 (2025-06)；有预装成品销售 | 控制层结构、配置软件、CAN 协议、Profet 诊断复位逻辑、热问题教训（V6 的 BTS724 因跳闸电流过高被换掉） |
| dingoPDM-Max | 未声明（同作者） | KiCad | BTS70012-1ESP ×4 | 4×26 A | Profet IS | 同上 | 活跃 (2024 起) | 开源 PDM 单路电流最高者；带续流二极管 |
| OpenPDM | MIT | 未声明 | 分立 IRFR7440 高边（单颗 10 A、双颗 20 A） | 4×10 A + 4×20 A | INA180 + 3 mΩ 分流 | MCP2515 CAN、STM32F103 | WIP，作者自述 PCB 是弱点 | 反面教材：1 oz 外层/0.5 oz 内层 4 层板做 20 A 通道，缺滤波与冗余 |
| QUTMS_PDM | GPL-3.0 | 未声明 | 高边开关 | 9×7.5 A 高边 + 4 路高/低边 | 板载热敏电阻 | MCP2515、ATmega1280 | 2020 停更 | Formula Student 关断回路供电思路 |
| PTPD-DEV1 | 未声明 | 未声明 | BTS443P ×4（量产件用 BTS50085） | 4 路 | Profet IS | SN65HVD230 CAN、Arduino R4 | 2025 活跃 | 软件 I²t 熔断算法、锁存/点动模式 |
| SynapsePDM | 未声明 | 未声明 | 高边驱动 | 14×≤17 A，可两路并联 | 有 | CAN、USB、SD、IMU、SIM | WIP | 通道并联思路 |
| filip-w/PDM | 未声明 | 未声明 | 高边驱动 | 多路 | 有 | CAN、Arduino | 2023 | 低 |
| TrailCurrent Torrent | MIT | KiCad（分层原理图 5 页） | 分立 MOSFET | 8 路 PWM | 无 | CAN 500 kbps、ESP32、OTA、mDNS | 活跃 | ESP32 + CAN + OTA 固件结构、FreeCAD 外壳 |
| iPDM56 | GPL-3（软件）；原理图/布局作为文档公开 | 未声明 | MOSFET + PPTC | 6 低边 + 6 高边，3 A | 无 | 双 MCP2515、ATmega32 | 活跃（EV 改装社区） | 低功耗休眠、5V 可切供电给 CAN 收发器 |
| M130-Distribution-HUB | CERN-OHL-P-2.0 | KiCad 9 | 汽车继电器 ×4 + ATM 保险座 | 4 路 | 无 | 由 MoTeC M130 控制 | 2025 | 继电器+保险的传统方案，Phoenix 端子选型 |
| librepdm-rs | 未声明 | — | — | — | — | Rust | 无可用代码 | 无 |
补充说明：
- Formula Student 车队每年发布 PDM 设计说明，但大多不开放仓库。2026 年 MDPI 论文给出一个 155 g 的 16 路 BTS72220（SPI 菊花链）PDU，并给出关键数据：芯片手册 RDS(on) 5.5–13.5 mΩ，但整通道实测 40–70 mΩ，差异全部来自 PCB 走线、互连和连接器。同文的商用 PDM 对比表显示 MoTeC PDM32 总电流 120 A、Ecumaster PMU-16 150 A、AiM PDM32 120 A——赛车 PDM 的“总电流”尚不及本平台单路 200 A 的目标。MDPI Appl. Sci. 2026, 16(12), 6180
- 另一支车队用 EasyEDA 做的 11 路 PDM 采用 2×35 µm + 2×70 µm 四层板、保险座 + 40 A 继电器插座 + 霍尔电流传感器，说明学生项目在 >20 A 通道仍回退到继电器。Eurocircuits 学生项目
3.2 船用/房车/离网类开源项目
章节标题：“3.2 船用/房车/离网类开源项目”| 项目 | 类型 | 电流 | 说明 |
|---|---|---|---|
| NMEA2000-Relaybox | ESP32 继电器盒，PGN 127501/127502 | 8×10 A | 复用 Waveshare 继电器板，NMEA 2000 供电；证明 N2K 开关组协议在开源库中已成熟 |
| SR-Aktor | ESP32 继电器执行器，兼容 CZone 配置文件 | 继电器 | OpenBoatProject 生态；有 Aisler PCB |
| SmartFuseBox | Arduino/ESP32 带保险继电器盒，MQTT/Home Assistant | 8 路带保险继电器 | 船用 DIY 配电需求样本；无固态功率级 |
| dragon-mobile solid_state_relays_12v | CERN-OHL-W / MIT / CC-BY-SA | 8×P 沟道 IRF4905，整板 30–40 A | 建议 3 oz 铜；“点对点跳线增加载流”属于不推荐做法 |
| TrailCurrent Switchback | ESP32-S3 继电器模块 | 8×10 A | 与 Torrent 同一 CAN 协议 |
结论：船用开源社区的重心是 NMEA 2000 集成，功率级仍是继电器或 ≤40 A 的 MOSFET 板，没有可直接借用的 100 A 级设计。
3.3 开源 BMS 中的大电流 MOSFET 级（最接近本平台功率级的开源样板）
章节标题：“3.3 开源 BMS 中的大电流 MOSFET 级（最接近本平台功率级的开源样板）”| 项目 | 许可 | 工具 | 功率级 | 连续电流 | 关键结构 |
|---|---|---|---|---|---|
| Libre Solar BMS C1 | 硬件 CERN-OHL-W，固件 Apache 2.0 | KiCad、FreeCAD | TI BQ76952 驱动，4 并 × 2 串背靠背 N-MOSFET，高边 | 70–100 A（取决于 MOSFET 型号与散热器） | 4 层板、M5 螺钉端子、PCB 底面贴散热器；三次迭代后从“功率板+控制板”合并为单板以降成本；提供 PDF 原理图、交互式 BOM、机械 CAD。用户手册 EnAccess 项目总结 |
| Libre Solar Switch-N-Sense | 开源 | KiCad | 高边 NMOS + 分流电阻功率板 | 2×FDMT80060DC 时 100 A @12/24 V；2×FDMT80080DC 时 80 A @48 V | MOSFET 与分流电阻在背面贴大散热器；Würth Powerelement 压接端子；最多 2 颗 MOSFET 并联、4 颗 2512 分流 |
| foxBMS 2 | 软件 BSD-3，硬件 CC-BY-4.0，OSHWA 认证 | — | 外部接触器（不做固态） | 取决于接触器 | 冗余主控、互锁线；适合作为“接触器方案”的对照 |
| ENNOID-BMS | GPL-3 | — | 外部 EV200/EVC500 接触器，板载预充电 | 500 A 连续（接触器） | 大电流用接触器而非 MOSFET 的典型开源选择 |
4. 100–300 A 固态开关的器件与参考设计
章节标题：“4. 100–300 A 固态开关的器件与参考设计”4.1 栅极驱动 + 并联 MOSFET（200 A 版本的主路线）
章节标题：“4.1 栅极驱动 + 并联 MOSFET（200 A 版本的主路线）”| 参考设计 / 器件 | 电压 | 拓扑 | 电流能力 | 保护与检测 | 公开文件 | 对本平台的意义 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Infineon R_12V_PDU_Switch20（HC-PDU） | 12 V（11–16 V，过压 35 V） | 2ED2410-EM 驱动 2×4 颗 IAUTN04S7N003（OptiMOS 7，40 V），背靠背共源，每路驱动 4 颗 | RDS(on) 合计 160 µΩ + PCB/端子 84 µΩ = 244 µΩ；13 W 时 231 A；目标 200 A 室温、电缆导热 | 短路、I-t 线缆保护、MOSFET 温度、反接、雪崩（TVS）、预充电；无芯霍尔 TLE4972-AE35D5（1.7 mV/A） | 用户指南含分块原理图说明、BOM、测试步骤 | 200 A 版本的直接模板；但 40 V MOSFET 不适合 12/24 V 共用平台，需换 80 V 级 |
| Infineon R-48V-BATT-SWITCH10 | 24–54 V（最高 70 V） | 2ED4820-EM 驱动 IAUT300N08S5N011 背靠背共源 + 预充电通道 | 300 A 强制风冷；合计 RDS(on) 约 400 µΩ；功率板 75×100×31 mm（含散热器） | 低边分流 50 µΩ + 高边霍尔双路检测（功能安全），可编程过流阈值 | 用户手册、BOM | 双路电流检测、预充电电阻能量监控（>5 W 起积分，100 J 关断）的做法可直接借鉴 |
| Infineon EB-2ED2410-3M/3D 评估板族 | 3–36 V（12/24 V） | 2ED2410-EM 母板 + 共漏/共源、带/不带预充电子板（IAUC120N06S5N011，60 V） | 功能验证用，不代表热性能 | 可调过流、可调 I-t 线缆保护（RC + 比较器）、SAFESTATE 复位按钮 | 用户指南含完整 BOM 与原理图 | 12/24 V 通用驱动的最小外围参考 |
| Infineon 2ED2410-EM | 3–58 V | 单通道、双栅极输出；升压变换器供栅极（冷启动 3 V 仍可保持导通）；每路可驱动合计 100 nF Ciss | “数百安培” | 双路双向高边电流检测、可调短路/过流、比较器实现 I-t/过欠压/过温、空闲 <50 µA、AEC-Q100、ISO 26262-ready | 数据手册、设计入门应用笔记（含 CBC 电容与 RGATE 选型公式、预充电三种接法） | 12/24 V 版本首选驱动 |
| Infineon 2ED4820-EM | 20–70 V | 双高边输出、SPI 配置、充电泵 | “数百安培” | SPI 诊断、VDS/VGS 监测、SAFESTATE | 数据手册 | 仅 48 V 平台适用（最低 20 V），本平台不选 |
| TI TIDA-020065 智能保险参考设计 | 4–40 V | TPS1213-Q1 高边控制器 + 主通路/低功耗通路双 FET + INA296B-Q1 + MSPM0L1306-Q1 | 检测范围 0–66 A；短路阈值约 100 A，<6 µs 响应 | 软件 I²t 熔断算法、容性负载栅极斜率限制、38 µA 低功耗模式、双向检测选项 | 设计指南 TIDUF43（原理图、测试数据） | 软件 I²t 算法与 key-off 低功耗通路的参考 |
| TI TPS1211-Q1 | 3.5–40 V（45 V 绝对最大） | 驱动外部背靠背/并联 N-MOSFET；TPS12111-Q1 集成预充电驱动 | 3.7 A 拉/4 A 灌栅极驱动；EVM 过流可调 5–50 A | 两级可调过流、1.2–4 µs 短路保护、±2% 电流监测、远端过温、自恢复/锁存可配 | 数据手册、EVM 用户指南（原理图、布局、BOM）、设计计算器 | 12 V 版本替代驱动；无内置 I²t，需 MCU 实现 |
| TI TPS1214-Q1 | 3.5–73 V | 主通路 + 低功耗通路双栅极；并联 FET | 0.5 A/2 A 主栅极驱动 | 集成可调 I²t、负载唤醒、20 µA 低功耗、±2% 电流监测 | 数据手册；TIDA-020094 48 V 区域参考设计使用 TPS1212/1214 | 12/24 V 通用，硬件 I²t 是相对 TPS1211 的优势 |
| TI SLUAA58 应用笔记 | 12/24/48 V | 半桥驱动 UCC27212-Q1/UCC27284 + 自举充电泵驱动 8 颗并联 FET（840 nC 总栅荷）的双向切断开关 | — | 说明常源背靠背拓扑与 100% 占空比栅极偏置方法 | 应用笔记 | 拓扑原理与栅荷/驱动电流选型方法 |
来源：HC-PDU 用户指南、R-48V-BATT-SWITCH10 用户手册、EB-2ED2410-3M、2ED2410-EM 数据手册、2ED2410-EM 设计入门、2ED4820-EM、EiceDRIVER APD 家族、TIDA-020065、TIDUF43 设计指南、TPS1211-Q1、TPS1211Q1EVM 用户指南、TPS1214-Q1、TIDA-020094、SLUAA58。
4.2 集成智能高边开关（100 A 版本可评估，200 A 不适用）
章节标题：“4.2 集成智能高边开关（100 A 版本可评估，200 A 不适用）”| 器件 | 电压 | RDS(on) | 额定负载电流 | 短路阈值 | 特点 |
|---|---|---|---|---|---|
| Infineon Power PROFET+ BTS50005-1LUA | 5.8–18 V（扩展 3.1–28 V） | 0.6 mΩ（25 °C）/1.1 mΩ（150 °C） | 57–65 A @85 °C | 150 A | TOLL 8 脚，反接导通，电流检测比 50000，待机 3 µA，ISO 26262-ready，>100 万次开关 |
| BTS50010-1LUA | 同上 | 1.0 mΩ / 2 mΩ | 42–46 A | 90 A | 同上 |
| BTH50015-1LUA | 12–54 V（扩展 6–60 V） | 1.5 mΩ / 3.5 mΩ | 32–35 A | 90 A | 24/48 V 版本，load dump 70 V |
| PROFET Wire Guard BTG70xx | 12 V | 0.9–18 mΩ | ≤27 A（2025 Q4 起扩到 36 A） | 可调（BTG7007A：12.8–77.5 A） | 硬件 I²t 线缆保护（6 条曲线可选）、自动空闲 ~50 µA、顺序诊断、ISO 26262 SEooC 到 ASIL D |
来源：BTS50005-1LUA、BTS50010-1LUA、BTH50015-1LUA、Power PROFET+ 12V 发布、PROFET Wire Guard 12V、BTG7007A-1EPW、Wire Guard 发布报道。
判断：BTS50005-1LUA 在 12 V 下两颗并联理论上覆盖 100 A，但 Power PROFET+ 12V 版本的额定工作电压上限 18 V（扩展 28 V），不能用于 24 V 系统；BTH50015 可到 54 V 但只有 35 A。因此 12/24 V 共用平台的 100 A 版本也应采用与 200 A 相同的驱动 + 分立 MOSFET 结构，只减少并联颗数；Power PROFET+ 适合作为 Core HD 上 30–60 A 级“中电流”通道的集成方案。
4.3 MOSFET 选型基准（80 V 级，兼顾 12/24 V）
章节标题：“4.3 MOSFET 选型基准（80 V 级，兼顾 12/24 V）”| 器件 | 电压 | RDS(on) max @10 V | ID | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| Infineon IAUT300N08S5N012 | 80 V | 1.2 mΩ | 300 A（受电迁移限制），脉冲 1200 A | TOLL (PG-HSOF-8)，RthJC 0.4 K/W | OptiMOS 5，AEC-Q101，100% 雪崩测试，供货承诺到 2038 |
| IAUS300N08S5N012 | 80 V | 1.2 mΩ | 300 A | TOLG（可检查焊点的翼形引脚版本） | 需 AOI/振动可靠性时的替代封装 |
| IAUTN08S5N012L 双栅 | 80 V | 1.15 mΩ（ON-FET）+ 9 mΩ（LinFET） | 300 A | TOLL | 同封装内含线性 FET：慢开、限流预充电、主动钳位；可省独立预充电支路 |
| IAUT300N10S5N014/015 | 100 V | 1.4–1.5 mΩ | 300 A | TOLL | 24 V 系统需要更高裕量时 |
来源：IAUT300N08S5N012、TOLL 封装说明、IAUTN08S5N012L、IAUT300N10S5N015 数据手册。
4.4 商用 220 A MOSFET 开关基准
章节标题：“4.4 商用 220 A MOSFET 开关基准”Victron Smart BatteryProtect BP-220 是船用市场最常见的 200 A 级 MOSFET 开关，可作为外形、端子、热与防护等级的标杆：
| 参数 | BP-65 | BP-100 | BP-220 |
|---|---|---|---|
| 连续电流 | 65 A | 100 A | 220 A |
| 峰值（30 s） | 250 A | 600 A | 600 A |
| 工作电压 | 6–35 V | 6–35 V | 6–35 V |
| 自耗电 | 1.2–1.4 mA（开） | 同左 | 同左 |
| 端子 / 力矩 | M6 / 5 Nm | M8 / 9 Nm | M8 / 9 Nm |
| 尺寸 / 重量 | 48×55×106 mm / 0.2 kg | 61×41×164 mm / 0.5 kg | 60×123×121 mm / 0.8 kg |
| 温度 | 满载 −40…+40 °C；50 °C 时 60% | 同左 | 同左 |
| 防护 | 电子部分 IP67 灌封，接线 IP00 | 同左 | 同左 |
| 方向 | 单向（不允许充电源反灌） | 同左 | 同左 |
来源：Victron Smart BatteryProtect 数据手册。
两点启示：（1）Victron 通过单向结构把 MOSFET 数量减半，但代价是不能放在充电路径上；本平台若要放在电池主线或逆变/充电馈线上必须背靠背双向。（2）满载只标到 40 °C，说明即使商用产品在密闭机舱也要降额；本平台的热验证边界应至少与之对齐。
5. 大电流 PCB 实现方法
章节标题：“5. 大电流 PCB 实现方法”| 方法 | 适用电流 | 要点 | 来源 |
|---|---|---|---|
| 厚铜 + 多层并联 | ≤100 A | IPC-2152 下 200 A/20 K 温升需 >30 mm 宽的 4 oz 铜；>6 oz 良率下降、CTE 失配风险上升；100 A 用 4 oz 外层 + 内层并联和大面积过孔阵列可行 | HC-SP 分析 |
| 压接铜排（PowerBusbar PCB + Powerelement） | 100–400 A | 1.0–1.5 mm 铜排与 Würth Powerelement 压接端子一次压入标准 PCB；冷焊气密连接，接触电阻 µΩ 级；避免厚铜板或埋铜板 | Würth PowerBusbar PCB 产品概览 |
| 埋铜（copper.embedding） | 局部大电流 + 高密度逻辑同板 | 300/500/800 µm 铜型材局部嵌入多层板，最多两层 800 µm；无 UL 标记 | Würth 设计规则 |
| 厂商实践 | — | DENSO TEN：10–100 A 用厚铜板或金属基板，>100 A 必须引入铜排等专用导流结构 | DENSO TEN 技术评论 |
| 并联分流电阻布局 | µΩ 级检测 | 焊料 10–100 µΩ、铜箔约 500 µΩ/□ 的寄生电阻在 µΩ 分流器中不可忽略；并联分流器需对称走线、开尔文取样 | TI SDAA115 |
6. 100 A / 200 A 单平台方案建议
章节标题：“6. 100 A / 200 A 单平台方案建议”6.1 设计前提
章节标题：“6.1 设计前提”- 电压：12/24 V 共用（9–32 V 工作），MOSFET 取 80 V 级；24 V 船用电源瞬态按 ISO 16750-2 24 V 系统或 ISO 13297 要求另行校核。
- 方向：双向阻断（背靠背共源），因为主馈线可能承载充电/逆变反灌；仅当明确用于单向负载馈线时才考虑单向装配变体。
- 位置：电池主开关下游、上游熔断器/断路器之后；本平台不是导线的唯一保护（见第 7 节）。
- 目标：一块 PCB、一套固件、两套 BOM；差异只在功率级装配数量、导流结构和检测器件。
6.2 两个版本的功率级配置（一阶估算，25 °C RDS(on)，热态需乘 1.5–1.8）
章节标题：“6.2 两个版本的功率级配置（一阶估算，25 °C RDS(on)，热态需乘 1.5–1.8）”| 项 | 100 A 版本 | 200 A 版本 |
|---|---|---|
| MOSFET | IAUT300N08S5N012 ×4（2 并 × 2 串） | 同型号 ×8–12（4–6 并 × 2 串） |
| 通路电阻（器件） | 2 × 0.6 mΩ = 1.2 mΩ | 2 × 0.3 mΩ = 0.6 mΩ（4 并）/ 0.4 mΩ（6 并） |
| 通路电阻（PCB + 端子，目标） | ≤0.2 mΩ | ≤0.1 mΩ（铜排） |
| 额定电流损耗（25 °C） | 约 14 W | 约 28 W（4 并）/ 20 W（6 并） |
| 导流结构 | 4 oz 外层 + 内层并联，过孔阵列 | 压接铜排或 500 µm 埋铜 |
| 端子 | M6 螺柱（参考 Victron BP-65、Libre Solar M5→升一级） | M8 螺柱，9 Nm（参考 BP-220） |
| 电流检测 | 50–100 µΩ 分流 + 驱动内置放大器（2ED2410 CSO） | 分流 + 无芯霍尔 TLE4972 双路（参考 R-48V-BATT-SWITCH10） |
| 散热 | PCB 底面贴壳/散热器（Libre Solar C1 做法） | 铜排 + 壳体导热 + 电缆导热；满载环境温度目标 ≥40 °C |
| 短路阈值 | 约 400–500 A，<10 µs 关断 | 约 800–1000 A，<10 µs 关断（HC-PDU、2ED2410 典型值 <10 µs） |
对照 HC-PDU：其 2×4 颗 40 V OptiMOS 7 做到 244 µΩ/231 A，是因为 40 V 器件 RDS(on) 远低于 80 V 器件。本平台若坚持 12/24 V 共用，200 A 版本要么接受 6 并、要么接受更强散热；若做 12 V 专用变体，可直接沿用 HC-PDU 的 40 V 配置。这是产品定义层面需要决定的取舍。
6.3 共用部分
章节标题：“6.3 共用部分”| 模块 | 建议 | 参考 |
|---|---|---|
| 栅极驱动 | 2ED2410-EM（3–58 V，升压供栅，两路输出各驱动一组并联 MOSFET，可调 I-t/过流/过温比较器）；备选 TPS1214-Q1（集成 I²t，3.5–73 V） | 2ED2410 设计入门、TPS1214 数据手册 |
| 预充电 | 独立小 MOSFET + 功率电阻（EB-2ED2410-3D-P 做法），或用 IAUTN08S5N012L 双栅 LinFET 线性预充电；预充电电阻能量由 MCU 积分监控（R-48V-BATT-SWITCH10 做法） | 4.1 节 |
| 感性能量与雪崩 | 输出侧 TVS（HC-PDU）或 LinFET 主动钳位；按 2ED2410 应用笔记评估电缆电感 L/R | 4.1、4.3 节 |
| 反接 | 背靠背结构本身阻断；VS 引脚串二极管 + 电容维持微中断（2ED2410 AN §3.2） | 4.1 节 |
| 控制 | STM32 + CAN-FD ×2 + RS-485（与 Core HD 规格一致），配置存 FRAM；结构参考 dingoPDM（引脚表、错误码、休眠、USB 配置工具） | 3.1 节 |
| 保护逻辑分层 | 硬件：驱动内置短路比较器 + I-t 比较器（不依赖 MCU）；固件：软件 I²t 曲线、重试/锁存策略（TIDA-020065 算法）；MCU 失效：SAFESTATE 引脚由看门狗拉低 | 4.1 节 |
| 温度 | MOSFET 焊盘旁 NTC 接驱动 TMP 引脚 + 板温；满载/环温降额曲线写入固件 | 4.1 节 |
| 检测口径 | 0.1 A 级遥测由分流放大器满足；霍尔仅作 200 A 版本的第二路保护 | PRODUCT-PLAN 遥测要求 |
6.4 PCB 检查表
章节标题：“6.4 PCB 检查表”- 铜截面：按 IPC-2152 计算 100 A 版本各层线宽并核对温升；200 A 版本铜排走向与 Powerelement 位置先于布局冻结。
- MOSFET 对称性：并联器件到公共节点的走线长度/铜面积对称；栅极单独串电阻（RGATE），按 2ED2410 应用笔记选值以便栅源短路诊断。
- 开尔文取样：分流电阻取样线独立走到放大器；并联分流按 SDAA115 对称布局；霍尔传感器远离铁磁件和其他大电流走线。
- 热路径：TOLL 焊盘下过孔阵列到底层铜面，底面与壳体/散热器接触面平整；预留导热垫厚度。
- 端子：螺柱穿板并与铜排/厚铜面压接或焊接；力矩限制标注；端子周边留爬电与工具空间。
- 瞬态：TVS 与 MOSFET 漏极就近；VS 供电去耦；CAN/RS-485 端口独立 ESD/浪涌保护。
- 分区：功率区与控制区分开，控制地单点连接功率地（HC-PDU 与 OpenPDM 的教训都指向互连电阻和噪声）。
- 可测性：预留电流校准点（HC-PDU 用 100 A 校准霍尔）、栅极/温度测点、SAFESTATE 复位按钮（EB-2ED2410 做法）。
- 制造：TOLL 无引脚焊点不可目检，需 X 光或选 TOLG；压接铜排需与板厂确认孔径与镀层。
- 版本差异只通过 BOM 与装配图区分；不同电流版本的丝印、铭牌和固件电流上限必须绑定。
6.5 验证计划（与报告 07 §10.3 门槛对应）
章节标题：“6.5 验证计划（与报告 07 §10.3 门槛对应）”| 项目 | 100 A 版本 | 200 A 版本 |
|---|---|---|
| 稳态热 | 100 A、环温 40 °C、密闭壳体，MOSFET 结温与端子温升 | 200 A 同条件；另测 150 A 下无强制风冷 |
| 浪涌 | 电机堵转/启动 3–5× 额定电流 1 s，不误跳 | 同左；600 A/30 s（对标 BP-220） |
| 短路开断 | 电池组预期短路电流下，固态先于上游熔断器动作且 MOSFET 不损坏；记录开断时间与 di/dt | 同左，验证霍尔与分流双路一致性 |
| 反向能量 | 电缆电感储能雪崩/钳位测试 | 同左 |
| 失效模式 | MOSFET 短路失效时上游熔断器分断；驱动失电时输出状态；MCU 卡死时 SAFESTATE | 同左 |
| 电磁与环境 | 船用 EMC（IEC 60533 参考）、振动、盐雾、湿热 | 同左 |
7. 与 YBO Core HD 边界的映射
章节标题：“7. 与 YBO Core HD 边界的映射”- 本平台对应 PRODUCT-PLAN 中 Core HD 的 1×150 A 和 1×100 A 重载通道以及模块主通路；它是 PLAN-021 “直接驱动仅限已验证包络”的实现载体，不改变 Core HD 的通道表、价格或供应商决策。
- 上游保护不变：电池主线和 Core HD 输入仍由按导线载流量和预期故障电流选择的熔断器/断路器保护；固态开关提供快速隔离、遥测和可配置保护，熔断器覆盖“MOSFET 短路失效”和“电子部分失电”两种固态开关无法自保的情况。
- 人工恢复不变：200 A 主馈线属于关键路径，机械旁路/熔断器块配件仍按安装设计配置。
- 直接驱动包络：本报告第 6.5 节的验证项目即包络的证据清单；在完成前，锚机、侧推等负载仍按现行规则由 Core HD 控制外部接触器。
- 采购含义：驱动 IC（Infineon 2ED2410-EM / TI TPS1214-Q1）和 80 V TOLL MOSFET 均为汽车级量产件，供货承诺到 2038/2039；国产替代料号本轮未核实，需要单独的采购验证。
8. 开源许可对商用产品的影响
章节标题：“8. 开源许可对商用产品的影响”| 许可 | 项目 | 商用使用要点 |
|---|---|---|
| MIT | dingoPDM、OpenPDM、TrailCurrent | 可自由修改和闭源使用，保留版权声明 |
| CERN-OHL-P-2.0 | M130-Distribution-HUB | 宽松型，类似 MIT |
| CERN-OHL-W-2.0 | Libre Solar BMS C1、dragon-mobile SSR | 弱互惠：修改后的硬件设计文件须以同许可公开，但可与闭源部件组合 |
| CC-BY-4.0 / BSD-3 | foxBMS 硬件 / 软件 | 署名即可 |
| GPL-3.0 | QUTMS_PDM、iPDM56 软件、ENNOID | 固件若复用须开源；仅借鉴电路思路不受约束 |
| Tesla 免责声明 | Roadster 档案 | 不授予复制、修改、再分发权利；只能作为阅读参考 |
建议：功率级自研，控制层可借鉴 MIT 项目的结构，避免直接拷贝 GPL 固件；若采用 Libre Solar 的功率级布局思路而非文件，不触发 CERN-OHL-W 义务。
9. 最终判断
章节标题：“9. 最终判断”- 不存在可直接拿来做 100 A/200 A 的开源 PDM；“Tesla 开源配电”在设计文件层面不成立。
- 200 A 版本的正确起点是 Infineon HC-PDU（12 V）与 R-48V-BATT-SWITCH10（48 V）两份公开参考设计的组合：2ED2410-EM 驱动、80 V TOLL MOSFET 背靠背 4–6 并、压接铜排、分流 + 霍尔双路检测、预充电与 TVS/主动钳位。
- 100 A 版本与 200 A 共板，只减并联颗数、改用厚铜多层并联和单路分流检测；机械/热结构参考 Libre Solar BMS C1。
- 12/24 V 共用平台在 200 A 下损耗约为 12 V 专用平台的两倍以上，是否拆分 12 V 专用变体是需要在 Core HD 12/24 V 定制要求下重新权衡的产品问题。
- 本平台替代的是接触器/继电器和部分支路保险的执行与检测功能，不替代上游导线保护；这与报告 07 的结论一致。
10. 主要来源
章节标题：“10. 主要来源”Tesla
章节标题：“Tesla”- Electrek — Musk says Tesla to 'open source' Model S and X, but prior release makes us skeptical (2026-07-24)
- teslamotors/roadster GitHub 仓库
- Electrek — Tesla shares 48V architecture with other automakers (2023-12-07)
- InsideEVs — Ford, others get Tesla Cybertruck 48V system specs
- electrive — Tesla discloses LVCS 48-volt connector standard
- Tesla Cybertruck DIY — Connecting accessories to the 48V power feeds
- TeslaTap — Fuses and current protection
- Sidevalve — Ingineerix inside a Tesla Model 3 body controller
- Jalopnik — How Tesla made the Model 3 better than the Model S
开源项目
章节标题：“开源项目”- corygrant/dingoPDM、dingoPDM 硬件文档、dingoPDM 连接文档、corygrant/dingoPDM-Max
- brenonsantos/OpenPDM
- QUT-Motorsport-Admin/QUTMS_PDM
- ptmotorsport/PTPD-DEV1
- joesbox/SynapsePDM
- filip-w/PDM
- trailcurrentoss/TrailCurrentPowerDistributionModule、trailcurrentoss/TrailCurrentSwitchback
- celeron55/ipdm56
- WindingMotor/M130-Distribution-HUB
- librepdm/librepdm-rs
- minou65/NMEA2000-Relaybox、gerryvel/SR-Aktor、SmartFuseBox/SmartFuseBox、dragon-mobile/solid_state_relays_12v
- LibreSolar/bms-c1、BMS C1 用户手册、EnAccess 开源 BMS 总结、LibreSolar/switch-n-sense
- foxBMS、ENNOID-BMS Gen 1
- MDPI Appl. Sci. 2026, 16(12), 6180 — Formula Student 配电系统
- Eurocircuits — OUR Team PDM 学生项目
器件与参考设计
章节标题：“器件与参考设计”- Infineon HC-PDU R_12V_PDU_Switch20 用户指南
- Infineon R-48V-BATT-SWITCH10、用户手册
- Infineon 2ED2410-EM、数据手册、设计入门应用笔记、EB-2ED2410-3M 评估板
- Infineon 2ED4820-EM、EiceDRIVER APD 家族
- Infineon BTS50005-1LUA、BTS50010-1LUA、BTH50015-1LUA、Power PROFET+ 12V 发布稿
- Infineon PROFET Wire Guard 12V、BTG7007A-1EPW、Wire Guard 发布报道
- Infineon IAUT300N08S5N012、TOLL 封装、IAUTN08S5N012L 双栅、IAUT300N10S5N015 数据手册
- TI TIDA-020065、TIDUF43 设计指南
- TI TPS1211-Q1、TPS1211Q1EVM 用户指南、TPS1214-Q1、TIDA-020094
- TI SLUAA58 — 用半桥驱动实现电池切断开关
- TI SDAA115 — 并联低阻分流电阻布局
- Victron Smart BatteryProtect 数据手册
PCB 工艺
章节标题：“PCB 工艺”- HC-SP — High-current PCB bottlenecks: transitioning to busbars at 200A+
- Würth PowerBusbar PCB、产品概览 PDF
- Würth copper.embedding 设计规则
- DENSO TEN 技术评论 Vol.3 — 内置铜排电路板
11. 限制
章节标题：“11. 限制”- 开源项目多为爱好者或学生作品并附“仅限越野/测试用途”免责声明；本报告引用其结构和数据作为设计参考，不作为认证或量产依据。
- 厂商参考设计和评估板明确“不一定满足 UL、CE、EMI 等安全与质量标准”；其电流能力依赖具体散热条件，不能直接换算为船用密闭壳体内的额定值。
- 第 6.2 节的电阻和损耗为 25 °C 手册值的一阶估算，未含热态 RDS(on) 上升、电流不均和端子接触电阻的实测；必须以样机热测试为准。
- 国产驱动 IC 与 MOSFET 替代料本轮未核实。
- 本报告不证明 200 A 固态开关可独立开断大容量船用电池组的预期短路电流；短路配合仍以报告 07 §10 的上游保护边界为准。